KR19990028545A - 데이터의 분할 및 인코딩 방법 - Google Patents

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Abstract

다이내믹하게 구성 가능한 비디오 신호 처리 시스템은 가변 수의 데이터 세그먼트와 가변 데이터 해상도를 사용하여 데이터를 분할하고 인코드한다. 이러한 시스템은, 데이터 속도의 함수, 및 제 1 및 제 2의 데이터 세그먼트로 분할된 데이터를 위한 제 1 및 제 2 왜곡 계수의 함수로서, 예측함으로써 데이터 세그먼트의 가변적인 수로 데이터를 분할한다(513-530). 제 1 및 제 2 왜곡 계수는 상호 비교되고, 데이터는 보다 낮은 왜곡 계수 값을 나타내는 데이터 세그먼트의 수로 분할된다. 제 1 및 제 2 데이터 해상도로 인코드된 데이터를 위한 제 1 및 제 2 왜곡 계수 또한 예측된다(515-130). 제 1 및 제 2 왜곡 계수는 유사하게 비교되고(540), 데이터는 보다 낮은 왜곡 계수 값을 나타내는 해상도로 인코드된다.

Description

데이터의 분할 및 인코딩 방법
디지털 비디오 인코딩 및 디코딩 포맷 개발에서의 목표는 다른 비디오 송신 및 수신 시스템을 수용하는 표준을 제공하는 것이었다. 다른 목표는 다른 세대와 다른 형태의 비디오 인코딩 및 디코딩 장비 사이에서 정보처리의 상호 운용 가능성(interoperability)과 소급된(backward) 호환성을 제공하는 것이었다. 이러한 상호 운용 가능성과 호환성을 촉진하기 위하여, 다른 형태의 비디오 영상 주사(예, 비월/순차 주사), 프레임 속도, 화상의 해상도, 프레임 크기, 색차 코딩, 및 송신 대역폭을 수용할 수 있는 인코딩 및 디코딩 방법을 한정하는 것이 바람직하다.
상호 운용 가능성을 달성하기 위하여 사용된 한 방법은, 비디오 데이터를 인코딩 및 송신을 위한 순서가 정해진 한 세트의 비트 스트림으로 조직된 데이터 계층{hierarchy(layers)}의 하나 이상의 레벨로 분리시키는 것을 포함한다. 비트 스트림은, 바닥(base) 계층 즉, 가장 단순한 비디오 표현(예, 가장 낮은 해상도)을 나타내는 데이터 스트림으로부터, 증가하는 비디오 화상 개선(refinement)을 나타내는 연속적인 상승 계층을 통해, 분류된다. 비디오 데이터는 수신기 내의 디코더에 의해 순서가 정해진 비트 스트림으로부터 재구성된다. 이러한 방법은, 비디오 화상의 원하는 품질을 얻도록, 디코더의 복잡도가 맞추어질 수 있도록 한다. 디코더는 비트 스트림의 완전한 보충물, 즉 모든 상승 계층을 디코드하는 가장 정교한 구성으로부터, 바닥 계층만을 디코드하는 가장 단순한 것으로 분류될 수 있다.
이러한 데이터 계층을 사용하는, 폭 넓게 채용된 표준은 MPEG(Moving Pictures Expert Group) 영상 인코딩 표준(ISO/IEC 13818-2, 1994년 5월 10일)이며, 이것은 이후로 "MPEG 표준"으로 언급된다. MPEG 표준은 바닥 및 상승 계층 데이터가 어떻게 유도되는 지, 또한 디코더에 의해 계층으로부터 비디오 데이터가 어떻게 재구성될 수 있는 지를 상술한다. 여기에서, 다양한 계층 사이에서 데이터를 합리적으로 분할하고, 이러한 목적을 위한 이러한 시스템을 다이내믹하게 구성하기 위한 엔코더 및 디코더 구조를 수용하는 시스템을 제공하는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다.
본 발명은 디지털 영상 신호 처리 분야에 관한 것이고, 특히 계층적인 비디오 데이터를 처리하기 위한 시스템에 관한 것이다.
도 1은, 본 발명에 따라 다이내믹하게 구성 가능한 비디오 신호 인코딩 및 디코딩 구조의 예를 도시하는 도면.
도 2는, 본 발명에 따라, 다른 코딩 방법 영역을 나타내는 비트 속도에 대해 도시된 피크 신호 대 잡음비(PSNR)의 예를 도시한 그래프.
도 3은 본 발명에 따라, 도 1의 구조를 결정하기 위해 사용된 제어 함수의 흐름도.
도 4는 MPEG 호환 인코딩 및 디코딩의 개념에서 도 1의 인코딩 및 디코딩 시스템을 도시하는 도면.
도 5는 본 발명에 따라, 영역 A형 인코딩 및 디코딩을 위한 엔코더 및 디코더 구조를 도시하는 도면.
도 6은 본 발명에 따라, 영역 B형 인코딩 및 디코딩을 위한 엔코더 및 디코더 구조를 도시하는 도면.
도 7은 본 발명에 따라, 영역 C형 인코딩 및 디코딩을 위한 엔코더 및 디코더 구조를 도시하는 도면.
도 8은 본 발명에 따라, 영역 A형 디코딩을 위한 부가적인 구조의 구성을 갖는 도 1의 변형을 도시하는 도면.
도 9는 본 발명에 따라, 영역 C형 디코딩을 위한 부가적인 구조의 구성을 갖는 도 1의 변형을 도시하는 도면.
도 10은 본 발명에 따라, 입력 데이터의 영역 형태를 확인하기 위한 방법의 흐름도.
본 발명의 원리에 따라서, 다이내믹하게 구성 가능한 비디오 신호 처리 시스템은, 가변적인 수의 데이터 세그먼트와 가변적인 데이터 해상도를 사용하여, 데이터를 분할하고 인코드한다.
본 발명에 따라 개시된 방법은 데이터를 가변적인 수의 데이터 세그먼트로 분할한다. 이 방법은, 데이터 속도의 함수 및 제 1 및 제 2 수의 데이터 세그먼트로 분할된 데이터에 대한 제 1 및 제 2 왜곡 계수의 함수로서 예측을 포함한다. 제 1 및 제 2 왜곡 계수는 상호 비교되고, 데이터는 보다 낮은 해상도 계수 값을 나타내는 데이터 세그먼트의 수로 분할된다.
본 발명의 특성에 따라, 입력 데이터가 인코드되는 데이터 해상도를 결정하는 방법 또한 개시된다. 이 방법은, 데이터 속도의 함수 및 제 1 및 제 2 데이터 해상도로 인코드된 데이터에 대한 제 1 및 제 2 왜곡 계수의 함수로서 예측을 포함한다. 제 1 및 제 2 왜곡 계수는 상호 비교되고, 데이터는 보다 낮은 왜곡 계수 값을 나타내는 해상도로 인코드된다.
MPEG 표준은 순서가 정해진 계층적인 비트 스트림 층의 처리를 "확장성"("scalability")의 용어로 언급한다. "공간적인 확장성"으로 이름이 붙은 MPEG 확장성의 한 형태는, 다른 층 내의 데이터가, 다른 프레임 크기, 프레임 속도 및 색차 코딩을 갖도록 한다. "일시적인 확장성"으로 이름이 붙은 다른 형태의 확장성은, 다른 층 내의 데이터가, 다른 프레임 속도를 갖도록 하지만, 동일한 프레임 크기 및 색차 코딩을 필요로 한다. 또한, "일시적인 확장성"은 상승 층이 동작 의존적인 예측에 의해 형성된 데이터를 포함할 수 있도록 하는 반면, "공간적인 확장성"은 그렇지 못하다. 확장성의 이들 형태와, "SNR(신호 대 잡음비) 확장성"이라 이름 붙은 다른 형태는 MPEG 표준의 3절에서 추가로 규정된다.
본 발명의 실시예는 2개 층(바닥 층과 단일 상승 층)의 계층에서 MPEG "공간적인" 및 "일시적인" 확장성을 사용한다. 상승 층의 데이터는 다른 프레임 크기를 수용하지만, 단일 프레임 속도 및 단일 색차 코딩 포맷을 수용한다. 두 개 예의 프레임 크기는, 예컨대 미국에서 Grand Alliance HDTV 규격에 의해 제안된 HDTV(고품위 텔레비전) 및 SDTV(표준 품위 텔레비전) 신호 포맷에 대응한다. HDTV 프레임 크기는 라인당 1920샘플을 갖는 1080 라인(영상당 1080×1920 픽셀)이고, SDTV 프레임 크기는 라인당 1280샘플을 갖는 720 라인(영상당 720×1280 픽셀)이다. HDTV 및 SDTV 신호 모두, 30 Hz의 비월 프레임 속도와 동일한 색차 코딩 포맷을 사용한다.
게시된 시스템이, 이러한 MPEG 호환 가능한, 두 층의 HDTV 및 SDTV의 공간적이고 일시적인 확장 가능한 응용의 개념에서 설명되었지만, 이것은 단지 도시예일 뿐이다. 게시된 시스템은, 당업자에 의해 쉽게, 두 층 이상의 비디오 데이터 계층과 다른 비디오 데이터 해상도(720 및 1080 라인이 아닌)로 확장될 수 있다. 부가적으로, 본 발명의 원리는 SNR 확장성과 같은 다른 형태의 확장성에 적용될 수 있고, 또한 고정된 최적의 엔코더 및 디코더 구조를 결정하기 위하여 사용될 수 있다. 본 발명의 원리는, TV 코딩(HDTV 또는 SDTV), 매우 낮은 비트 속도의 코딩(예, 화상 회의), 및 원하는 통신 대역을 위하여 엔코더 및 디코더 장치를 최적화하기 위한 디지털 지상 방송에서의 특정 응용을 갖는다.
도 1은, 본 발명에 따른, 다이내믹하게 구성 가능한 비디오 신호 인코딩 및 디코딩 구조를 도시한다. 개략적으로, 입력 비디오 데이터 스트림은 압축되어, 엔코더(100)에 의해 바닥(SDTV) 데이터 층과 상승(HDTV) 데이터 층 사이에 할당된다. 이러한 할당은, 대역폭 및 구조 제어 유니트(120)의 제어 하에서, 본 발명의 원리에 따라 수행된다. 단일 또는 이중 비트 스트림 형태의, 엔코더(100)로부터의 최종 압축 데이터는, 포맷터(110)에 의해, 식별 헤더를 포함하는 데이터 패킷으로 형성된다. 유니트(110)로부터 포맷된 데이터 출력은, 데이터 채널을 통한 송신 이후, 운송 프로세서(115)에 의해 수신된다. 송신 및 수신 처리는 도 4에 도시된 인코딩 및 디코딩 시스템과 관련하여 이후에 설명된다.
운송 프로세서(115)(도 1)는 헤더 정보의 분석에 기초하여, 층의 형태 즉, 바닥 또는 상승 층 데이터에 따라, 포맷된 압축 비트 스트림 데이터를 분리시킨다. 운송 프로세서(115)로부터의 데이터 출력은 디코더(105)에 의해 압축 해제된다. 디코더(105)의 구조는, 대역폭 및 구조 제어 유니트(145)의 제어 하에서, 본 발명의 원리에 따라 결정된다. 단일 또는 이중 압축 해제된 비트 스트림 형태인, 디코더(105)로부터 출력된 최종 압축 해제된 데이터는 NTSC 포맷 신호를 인코딩하기 위해 또한 후속 디스플레이를 위해 적합하다.
도 1의 다이내믹하게 구성 가능한 구조를 고려하면, 입력 비디오 데이터 스트림은 엔코더(100)에 의해 압축되고, 바닥 SDTV 데이터 층과 상승 HDTV 층 사이에 할당된다. 대역폭 및 구조 제어 유니트(120)는, 각각의 유니트(125 및 135)로부터의 HDTV 및 SDTV 출력 층 사이에 데이터를 적절하게 할당하도록, 엔코더(100)를 구성한다. 적절한 데이터 할당은, 대역폭, 시스템 출력 데이터 속도 제한, 입력 비디오 데이터의 데이터 속도 및 화상 해상도(영상당 픽셀 수), 및 각 층에서 요구되는 화상 품질 및 해상도(영상당 픽셀 수)를 포함하는 다수의 시스템 계수에 의존한다. 설명된 시스템에 있어서, 엔코더(100) 및 디코더(105)의 입력 및 출력 사이의 영상 해상도는, 이후에 자세하게 설명되는 바와 같이 영상당 픽셀 수를 변화시킴으로써, 변화한다.
데이터 할당 및 인코딩 방법은, 엔코더(100)의 출력에서 비디오 입력 시퀀스를 나타내는데 요구되는 단위 시간당, 규정된 왜곡에 대한 비트의 최소 수를 결정함으로써 유도된다. 이것은 엔코더(100)를 위한 레이트 왜곡 함수(Rate Distortion Function)이다. 레이트 왜곡 함수는, 입력 시퀀스가 평균(μ)과 표준 편차(σ)를 갖는 정규 분포라는 가정 하에, 평가된다. 또한, T.M.Cover와 J.A.Thomas에 의한 저서 "정보 이론의 요소"(199년 J.Wiley & Sons사에 의해 출판)의 13.3.2절에 표시된 이론에 따라, 이러한 정규 분포 입력 시퀀스의 레이트 왜곡 함수(R)에 제곱-에러 표준을 적용하면,
R=F(1,2) max (0,F(1,2) logS(,2)(F(σS(2),D))), (초당 비트)
=F(1,2) logS( ,2)(F(σS(2),D)) if 0 ≤ D ≤ σS
또는
= 0 if D > σS
그러므로 왜곡 레이트 함수(Distortion Rate Function)(D)는 다음과 같이 주어진다,
D=σS(2) 2S(-2R) ,
피크 신호 대 잡음비(PSNR)로 표시될 때는 다음과 같다.
DS( ,PSNR) = 10 log (F(255 S(2),σS(2))) + 20 log (2*R)
도 2는, 두 층의 공간 인코드된 시스템을 위한 상승 층의 비트 속도(초당 비트)에 대해 도시된, 데시벨(dB)로 표시한 왜곡 피크 신호 대 잡음비(DPSNR)의 그래프이다. 그래프는, 바닥 층 왜곡 함수, 상승 층 왜곡 함수, 및 720 라인 화상의 1080 라인 보간을 위해 도시예의 업샘플된(upsampled) 바닥 층을 위한 왜곡 함수에 대해 그려졌다. 바닥 층과 업샘플된 바닥 층의 그래프는 음의 경사를 갖는데, 이 이유는 상승 층의 비트 속도가 증가하고, 바닥 층의 비트 속도가 감소하기 때문이다. 2 층의 시스템에 대한 합성 왜곡 그래프는 도 2의 굵은 실선으로 도시되었다. 이 합성 왜곡 그래프는, 업샘플된 바닥 층을 사용하는 두 층의 시스템을 위해 얻을 수 있는 최소 왜곡에 대한 선형 근사 값이다.
인코딩 및 디코딩 방법은 도 2에 도시된 두 층의 시스템 결과로부터 유도된다. 특히, 다른 인코딩 및 디코딩 접근을 채택함으로써 장점이 얻어질 수 있는, 세 개의 영역(A, B 및 C)이 확인된다. 이들 영역의 경계는, 시스템 대역폭, 시스템 출력 데이터 속도 제한, 입력 비디오 데이터의 데이터 속도 및 화상 해상도, 및 각 층에서의 화상 품질 및 요구되는 해상도에 따라 변할 수 있다. 이러한 영역들은 다음과 같이 확인된다.
영역 A
영역 A에 있어서, 두 층의 인코딩 또는 단일의 고해상도 층의 인코딩을 사용하여 요구되는 화상 품질을 얻기 위해서는, 할당할 수 있는 대역폭이 불충분하다. 이러한 영역에 있어서, 디코드된 업샘플된 바닥 층의 비디오 품질은, 결합된 바닥 층 및 상승 층 데이터로부터 유도된 디코드된 화상의 품질과 같거나 이를 능가한다. 이 영역은 상승 층 그래프상의 점(X)에서 그 상부 단부로 경계가 정해지고, 상기 상승 그래프는 영의 비트 속도 상승 층의 점(Y)에서의 업샘플된 바닥 층 그래프의 것과 동일한 화상 품질(DPSNR값)을 제공한다.
영역 A에 있어서, 완전한 유효 시스템 대역폭을, 영상당 감소된 픽셀 수를 갖는 감소된 공간 해상도로, 단일 층(바닥 층)의 인코딩 및 압축에 할당하는 장점이 존재한다. 이러한 방법은 다양한 방법으로 실현될 수 있다. 예컨대, 한 가지 방법은, 송신을 위한 단일 바닥 층(SDTV)을 제공하기 위하여 입력 데이터 스트림을 다운샘플(downsample)하고, 이후 수신 시, SDTV 디코드된 출력을 제공하기 위하여 대응하는 수신된 바닥 층을 디코드하는 것이다. 보다 높은 해상도의 HDTV 디코드된 출력은, 디코드된 SDTV 출력을 업샘플링(과-샘플링)함으로써, SDTV 디코드된 출력에 부가하여, 수신기에서 생성될 수 있다. 낮은 해상도의 단일 층의 비트 스트림을 인코드하도록 할당되는 경우에서가, 두 개의 층 또는 단일 고해상도 층을 인코드하기 위해 사용되는 경우보다, 부족한 대역폭이 보다 더 효율적으로 사용되기 때문에, 이러한 방법의 장점이 발생한다. 이러한 이유는, 이들 후자의 접근 방법이 통상적으로, 예컨대 요구되는 부가적인 에러 보호 및 데이터 관리 코드와 관련된 상당한 인코딩 경비를 야기하기 때문이다. 완전한 해상도 인코딩을 지원하기 위해 전체 유효 시스템 대역폭이 불충분할 때, 영역 A형의 상황이 발생할 수 있다. 영역 A형 인코딩 접근 방법의 장점은, 예컨대 인코드될 입력 데이터 스트림이 중요한 비-병진 동작을 포함할 때의 다른 상황에서도 일어날 수 있다. 그후, 공간 A의 업/다운 샘플링은, 동작 보상된 예측 인코딩에 의해 제공될 수 있는 것보다, 대역폭이 제한된 시스템에서 보다 양호한 화상 품질을 제공할 수 있다. 이것은 이러한 동작 보상과 관련된 비용 때문이다. 영역 A의 동작은 도 5와 관련하여 보다 상세하게 설명된다.
영역 B
영역 B에 있어서, 두 층의 인코딩 방법을 사용하여 요구되는 출력 화상 품질에 부합하기 위한 충분한 시스템 대역폭이 존재한다. 이 영역에 있어서, 디코드된 고해상도 및 저해상도 출력의 품질 요구사항이 모두 부합되도록, 유효 시스템 대역폭은 층 사이에 할당된다. 이 영역은 영역 A와 영역 C 사이에 위치한다.
영역 B에 있어서, 시스템 대역폭은 화상 품질 요구사항에 따라 고해상도 및 저해상도 신호 출력 층 사이에서 할당된다. 두 출력 층은 송신을 위하여 다양한 방법으로 인코드될 수 있다. 예컨대, 한 방법은 송신을 위한 저해상도(SDTV) 층을 제공하기 위해 고해상도 입력 데이터 스트림을 다운샘플 및 인코드하고, 저해상도 SDTV 신호를 제공하기 위하여 수신될 때, 이 저해상도 층을 디코드한다. 송신될 고해상도(HDTV) 상승 층은, 인코드된 SDTV 층의 업샘플된 변형과 인코드된 HDTV 층의 이전 프레임의 조합으로부터 유도될 수 있다. HDTV 디코드된 출력은, 디코드된 SDTV 출력의 업샘플된 변형과 수신된 인코드된 HDTV 층의 조합으로부터 유도될 수 있다. 이러한 동작은 도 6과 관련하여 보다 상세하게 설명된다.
영역 C
영역 C에 있어서, 요구되는 화상 품질은, 두 층을 인코드하거나 또는 단일(저해상도) 층을 인코드하기 위하여 시스템 대역폭을 할당하는 것에 의해서는, 달성될 수 없다. 이 영역에 있어서, 시스템 대역폭이 제한된 채, 단일 고해상도 층을 인코딩함으로써, 고품질의 출력 비디오 신호가 얻어질 수 있다. 이러한 영역은 상승 층의 그래프상의 점(V)에 의해 경계가 정해지는데, 상기 상승 층의 그래프는 바닥 층만을 위한 최소 값(도 2의 DPSNR값(W)과 동일)으로 요구되는 화상 품질의 레벨을 제공한다.
영역 C에 있어서, 완전한 시스템 대역폭을, 영상당 완전한 픽셀 수를 갖는 완전한 공간 해상도로, 단일 층(상승 층)의 인코딩 및 압축에 할당하는 장점이 있다. 이러한 방법은 다양한 방법으로 실현될 수 있다. 예컨대 한 방법은, 송신을 위한 단일 고해상도(HDTV) 상승 층으로서 입력 데이터 스트림을 완전한 공간 해상도로 인코드하고, 고해상도 HDTV 신호를 제공하기 위하여 대응 수신 상승 층을 디코드한다. 수신기에 있어서, 저해상도(SDTV) 출력은, 이후에 설명되는 바와 같이, 압축 또는 압축 해제 영역 내에서 다운샘플링에 의해, 수신된 고해상도 신호로부터 유도될 수 있다. 이러한 영역 C 방법의 장점이 발생하는 이유는, 요구되는 출력 화상 품질 레벨이 주어질 때, 유효 대역폭은, 송신을 위한 두 층을 인코드하기 위해 사용될 때보다, 단일 고해상도 층을 인코드하기 위해 할당될 때에 보다 더 효율적으로 사용되기 때문이다. 이것은 두 층의 인코딩이 부가적인 에러 보호 및 데이터 관리 경비 정보를 요구하기 때문이다. 이러한 영역 C의 동작은 도 7과 관련하여 보다 상세하게 설명된다.
도 2의 2 층 시스템을 위해 규정된 세 개의 영역(A, B 및 C)은 모든 2 층 시스템에 모두가 존재할 수 있는 것은 아니다. 예컨대, 오직 하나 또는 두 영역만이 시스템 대역폭, 시스템 데이터 속도 제한, 및 각 층에서 요구되는 화상 품질과 해상도에 따라 규정될 수도 있다. 역으로, 두 층 이상을 포함하는 시스템에 있어서, 본 발명에 따라 세 개 영역 이상이 규정될 수도 있다. 그러나, 한 시스템 내에서 규정 가능한 데이터 영역의 수에 관계없이, 적절한 디코드 화상 품질은, 규정 가능한 영역의 제한된 수만을 위해 구성 가능한 인코딩 및 디코딩 구조를 사용하여, 얻어질 수 있다.
영역(A, B 및 C)과 관련된 다른 인코딩 및 디코딩 방법은 도 1의 다이내믹하게 구성 가능한 구조 내에서 실현된다. 디코더(100)에 있어서, HDTV와 SDTV 출력 층 사이에서 데이터를 할당하기 위한 적절한 방법 및 구조는 제어 유니트(120)에 의해 결정된다. 예컨대 마이크로프로세서를 포함하는 제어 유니트(120)는 도 3의 흐름도에 도시된 처리를 사용하여 엔코더(100)의 구조를 구성한다. 제어 유니트(120)는 도 3의 단계(310)의 시작 이후, 먼저 단계(315)에서 입력 데이터의 영역 형태를 규정한다. 유효 시스템 대역폭, 입력 데이터 스트림의 데이터 속도 및 각 압축 해제된 출력 층의 요구되는 화상 품질을 포함하는 계수들에 기초하여, 영역 형태는 이전에 논의한 원리에 따라 결정된다. 이들 계수는 제어 유니트(120) 내의 메모리에 유지되는 데이터에 의해 프로그램되고 표시될 수 있거나, 또는 이들 계수는 제어 유니트(120)에 대한 입력으로부터 결정될 수 있다. 예컨대, 데이터 속도는 입력 데이터 스트림으로부터 직접 검출될 수 있다. 또한 출처가 외부인 입력은 예컨대 조작자 선택으로부터 일어날 수 있고, 예컨대 컴퓨터 인터페이스를 통해 제어 유니트(120)에 입력될 수 있다. 예컨대, 한 실현에 있어서, 제어 유니트(120)는, 시스템 대역폭을 나타내는 사전에 프로그램된 값과 각 압축 해제된 출력 층의 요구되는 화상 품질에 기초하여, 영역(A, B 및 C) 사이의 경계를 설정하는 입력 데이터 속도 임계값을 유도할 수 있다. 그후, 제어 유니트(120)는, 특정 임계값에 도달하는 입력 데이터 스트림의 데이터 속도에 기초하여 적절한 영역(A, B 및 C) 인코딩 방법을 채용한다. 선택적으로, 입력 데이터 속도 임계값은 그 자체가 유니트(120) 내에서 프로그램될 수 있다.
입력 데이터의 영역 형태는, 도 10의 흐름도에 도시된 방법을 사용하여 도 3의 단계(315)에서 규정된다. 도 10의 단계(515)에 있어서, 단계(510)의 시작에 뒤이어, 코딩 영역 내의 데이터를 인코딩하기 위하여, 단일 계층의 층과 1080 라인 영상 해상도가 초기에 선택된다. 입력 데이터를 위한 예측된 왜곡 계수는, 1080 라인 해상도의 전송을 위해 단일 층으로 인코드될 때, 단계(525)에서 계산된다. 단계(530)는, 720 라인 해상도를 갖는 단일 층의 인코딩 실현을 위한 왜곡 계수를 계산하기 위해 단계(515 및 525)가 반복되도록 지시한다. 또한, 단계(530)는, 720 및 1080 라인 해상도를 모두 갖는 두 층의 인코딩 실현을 위한 왜곡 계수를 계산하기 위해 단계(515 및 525)가 반복되도록 지시한다. 최종 왜곡 계수가 비교되고, 인코딩을 위해 사용된 영상 해상도와 계층적인 층의 번호는 단계(540)에서 결정된다. 선택 처리는 단계(550)에서 종료된다. 층 및 영상 해상도의 번호는, 최소 왜곡 계수를 제공하기 위하여, 단계(540)에서 선택된다. 이러한 층 및 해상도 선택 처리는 단계(315)의 코딩 영역 규정 기능을 실현한다(도 3). 인코드된 입력 데이터를 분할하는 이러한 방법은, 데이터가 송신을 위해 준비되려 하고, 영상 처리에 제한되지 않는, 다양한 응용을 위해 사용할 수 있음을 주목해야 한다. 예컨대, 이러한 처리는 전화, 위성 또는 마이크로웨이브 및 광통신을 포함하는 지상 통신을 위하여 사용될 수 있다. 또한, 이러한 처리는, 인코드된 데이터의 단지 계층적인 층이 아닌, 다른 형태의 데이터, 및 다른 형태의 세그먼트 또는 데이터 패킷으로의 데이터 분할을 포함할 수 있다. 이러한 처리는, 양호한 실시예에 대해 설명된 단지 두 개 층 및 두 개의 데이터 해상도가 아닌, 다른 수의 데이터 세그먼트 및 데이터 해상도를 포함할 수 있다.
영역 A가 선택되면, 단계(320)(도 3)는, 단계(325)가 수행되고, 엔코더(100)가 A형 구조를 위해 구성되도록 지시한다. 덧붙여, 포맷터(110)는, 제어 유니트(120)에 의해 제공된 정보를 사용하여 데이터의 영역 형태와 적절한 디코딩 구조를 나타내기 위하여, 송신된 비트 스트림을 인코드한다. 디코더(105)는 인코드된 구조 정보에 따라, 송신된 영역 A 형 데이터를 디코드하도록 적합하게 구성된다. 데이터가 영역 C 형이라면, 단계(330)는 단계(335)가 수행되도록 지시한다. 단계(335)는, 엔코더(100)가 영역 C 구조를 위해 구성되고, 송신된 비트 스트림이 영역 A에 대해 설명된 방법으로 데이터 및 디코딩 구조 형태를 나타내기 위해 갱신되도록 한다. 데이터가 영역 C 형태가 아니라면, 단계(330)는 단계(340)가 수행되도록 지시한다. 단계(340)는, 엔코더(100)가 영역 B 구조를 위해 구성되고, 송신된 비트 스트림이 영역 A에 대해 설명된 방법으로 데이터 및 디코딩 구조 형태를 나타내기 위해 갱신되도록 한다.
제어 유니트(120)는, 엔코더(100)의 각 구성 요소에 제공되는 구성 신호(C1)를 통해 엔코더(100)를 구성한다. 제어 유니트(120)는, 각 데이터 패킷이 코드 워드의 시퀀스로 구성되고, 예컨대 MPEG 표준에 따른 화상 그룹(GOP : Group of Picture)을 나타내는, 개별적인 입력 데이터 패킷을 위해, 엔코더(100)의 구성을 갱신한다. 그러나, 제어 유니트(120)는, 특정 시스템을 위해 적합한 다른 데이터 패킷 길이를 위하여 엔코더(100)의 구성을 갱신할 수 있다. 예컨대, 이러한 구성은 전원이 온 되었을 때, 각 화상을 위해, 각 화상 스트림(예, 프로그램)을 위해, 각 픽셀 블록(예, 매크로블록)을 위해, 또는 가변 시간 간격으로, 수행될 수 있다.
영역 A 동작 모드에 있어서, 제어 유니트(120)는 구성 신호를 통해 HDTV 압축기(125)와 2:3 업샘플러(130)의 기능을 억제한다. 엔코더(100)의 최종 구성에 있어서, 단일 SDTV 출력 층은 송신을 위한 엔코더 유니트(100)의 유니트(135)에 의해, 포맷터(110)에 제공된다. 이러한 구성은 도 5와 관련하여 도시되고 설명된다. 도 1에 대한 설명을 지속하면, SDTV 층의 출력을 생성하기 위하여, 3:2 다운샘플러(140)는 720 라인 출력을 생성하기 위하여, 1080 라인 해상도 입력 데이터 스트림의 공간 해상도를 2/3의 계수만큼 감소시킨다. 이 것은, 예컨대, 매 세 번째 라인을 단순히 제거하는 것을 포함하는 다양한 공지된 방법에 의해, 또는 양호하게는 매 세 개의 원래 라인에 대해 두 개의 보간된 라인을 제공하기 위하여 보간 및 평균 처리를 수행함으로써, 달성될 수 있다. 다운샘플러(140)로부터의 720 라인 출력은, SDTV 층의 압축 데이터를 포맷터(110)에 제공하기 위하여, SDTV 압축기(135)에 의해 압축된다. 유니트(135)에 의해 수행된 압축은, 엔코더(135) 내에 저장된 이전 SDTV 층의 프레임을 사용하는 일시적인 예측 처리를 사용한다. 일시적인 예측 및 이산 코사인 변환(DCT : Discrete Cosine Transform) 압축을 포함하는 이러한 압축 처리는, 예컨대 과학 및 기술의 "방송국 전국 회의"(NAB : National Association of Broadcastings)에 의해 1994. 4. 14일 출판된 이들의 48차 정기회의 회보 내의 Grand Alliance HDTV 시스템 규격의 제 3장에서 설명되어 공지되었다.
최종 SDTV 비트 스트림은 포맷터(110)에 의해 식별 헤더와 구조 정보를 포함하는 데이터 패킷으로 형성된다. 구조 정보는 제어 유니트(120)에 의해 제공되고, 포맷터(110)에 의해 MPEG 영상 인코딩 시스템 표준(ISO/IEC 13818-1, 1994. 6. 10)의 2.6.6절 및 2.6.7절에 설명된 "계층 기술자"("Hierarchy Descriptor")를 사용하여, 송신된 비트 스트림으로 인코드된다. 구조 정보는, 적합한 디코딩 모드(예, 영역(A, B 또는 C)의 모드)를 위한 디코더(105)를 적합하게 구성하기 위하여, 디코더(105)에 의해 후속적으로 사용된다. 엔코더(100)와 같이, 디코더(105)의 구성은 각 송신 데이터 패킷을 위해 갱신된다. 데이터 패킷은 이 양호한 실시예에서 화상 그룹을 포함한다.
MPEG "계층 기술자"를 사용하는 것이 엔코더(100)와 디코더(105)가 적합하게 구성하도록 보장하는 양호한 방법이지만, 다른 방법도 가능하다. 예컨대 구조 정보는, MPEG 표준의 6.2.2.2.2.절에서 정의된 "사용자 데이터" 필드 내에서 MPEG 구문으로 인코드될 수 있다. 선택적으로 디코더(105)는, MPEG 표준의 6.2.2.1절에 대한 시퀀스 헤더의 비트 속도 필드로부터 결정된, 인코드 수신 데이터 스트림의 비트 속도로부터 적절한 디코딩 모드를 추론할 수 있다. 이전에 설명된 본 발명의 원리에 따라 적합한 디코딩 모드를 추론하기 위하여, 디코더는 이러한 비트 속도 정보와 함께 디코드된 출력의 대역폭 및 비디오 품질 요구사항을 나열하는 사전에 프로그램된 데이터를 사용할 수 있다. 디코딩 모드는 예컨대, 수신된 비트 속도가 사전에 설정된 임계값에 도달할 때, 변화될 수 있다.
유니트(110)로부터 출력된 포맷된 압축 데이터 스트림은 운송 프로세서(115)에 입력되기 전에 송신 채널로 전달된다. 도 4는 도 1의 요소와 함께 송신 및 수신 요소(410-435)를 포함하는 전체적인 시스템을 도시한다. 이들 송신 및 수신 요소는 예컨대, Lee와 Messerschmidt에 의한 참고 문헌 "디지털 통신"(미국 보스턴의 Academic Press에 의해 1988 출판)에 설명되어 공지되었다. 송신 엔코더(410)는 송신을 위한 유니트(110)(도 1 및 도 4)로부터의 포맷된 출력을 인코드한다. 엔코더(410)는 통상적으로, 변조기(415)에 의한 변조에 앞서, 전송을 위한 데이터의 조건을 설정하기 위하여, 포맷된 데이터를 순차적으로 스크램블(scramble)하고, 에러 인코드하며, 인터리브(interleave)시킨다. 변조기(415)는 그후, 특정 변조 포맷 예컨대 직교 진폭 변조(QAM)로, 엔코더(410)의 출력을 갖는 캐리어 주파수를 변조시킨다. 변조기(415)로부터의 최종 변조된 캐리어 출력은 그후, 예컨대 근거리 방송(local area broadcast) 송신기가 될 수 있는, 업컨버터 및 송신기(420)에 의해 주파수 이동 및 송신된다. 단일 채널 송신 시스템으로서 설명되었지만, 비트 스트림 정보는 예컨대 채널이 각 비트 스트림 계층에 할당되는 다중 채널 송신 시스템에서도 마찬가지로 양호하게 송신될 수 있음을 주목해야 한다.
송신된 신호는 수신기에서 안테나 및 입력 프로세서(425)에 의해 수신되고 처리된다. 유니트(425)는 통상적으로 무선 주파수(RF) 튜너, 중간 주파수(IF) 믹서, 및 수신된 입력 신호를 다른 처리를 위하여 적합한 낮은 주파수 대역으로 다운 변환하기 위한 증폭 스테이지를 포함한다. 유니트(425)로부터의 출력은 유니트(430)에 의해 복조되고, 이 유니트(430)는 캐리어 주파수를 추적하고, 관련 타이밍 데이터(예, 클럭 주파수)와 함께 송신된 데이터를 회복한다. 송신 디코더(435)는 엔코더(410)에 의해 수행된 동작을 역으로 수행한다. 디코더(435)는 유니트(430)에 의해 유도된 타이밍 데이터를 사용하여, 유니트(430)로부터 출력되는 복조된 데이터를 순차적으로 디인터리브(deinterleave), 디코드 및 디스크램블(descramble)한다. 이들 기능과 관련된 부가적인 정보는 예컨대 이전에 설명한 Lee와 Messerschmidt에 의한 문헌에 설명되어 있다.
운송 프로세서(115)(도 1 및 도 4)는 유니트(435)로부터 출력되는 압축 데이터로부터 동기화 및 에러 표시 정보를 추출한다. 이 정보는, 디코더(105)에 의해 수행되는, 프로세서(115)로부터 출력되는 압축 비디오 데이터의 후속 압축 해제 시 사용된다. 프로세서(115)는 또한, 유니트(435)로부터의 압축 데이터 내의 MPEG 계층 기술자 필드로부터 디코딩 구조 정보를 추출한다. 이 구조 정보는 디코더 대역폭 및 구조 제어 유니트(145)(도 1)에 제공된다. 유니트(145)는 적합한 디코딩 모드(예, 영역(A, B 및 C) 모드)를 위한 디코더를 적합하게 구성하기 위하여, 이 정보를 사용한다. 제어 유니트(145)는, 디코더(105)의 각 구성 요소에 제공되는 제 2의 구성 신호(C2)를 통해 디코더(105)를 구성한다.
영역 A 모드에 있어서, 도 1의 제어 유니트(145)는 제 2의 구성 신호를 통해 HDTV 압축 해제기(150)와 적응 유니트(165)의 기능을 억제한다. 디코더(105)의 최종 구성에 있어서, 프로세서(115)로부터 출력되는 SDTV 층의 압축 비디오는, 압축 해제된 720 라인 해상도의 SDTV 출력 시퀀스를 제공하기 위하여, SDTV 압축 해제기(160)에 의해 압축 해제된다. 압축 해제 처리는 이전에 언급한 MPEG 표준에 규정되어 공지되었다. 덧붙여, 업샘플러(155)는, 1080 라인 해상도 HDTV 압축 해제된 출력을 제공하기 위하여, 720 라인 해상도 SDTV 출력을 3/2의 계수만큼 과샘플링(oversample)한다. 이것은, 예컨대 매 두 개의 원래 라인에 대해 세 개의 보간 라인을 제공하기 위한 보간 및 평균화를 포함하는, 공지된 다양한 방법에 의해 달성된다. 업샘플러(160)로부터 출력되는 압축 해제된 1080 라인 해상도는, 제 2의 구성 신호에 따라 멀티플레서(180)를 통해, HDTV 압축 해제된 출력 시퀀스로서 선택된다. 디코더(105)로부터 출력되는 최종 압축 해제된 HDTV 및 SDTV 데이터는, 도 4의 유니트(440)에 의한 NTSC 포맷 신호로 인코딩, 예컨대 후속 디스플레이를 위해 적합하다.
도 5는 영역 A 형 인코딩 및 디코딩을 위해 구성된 도 1의 엔코더 및 디코더 장치를 도시한다. 도시된 요소의 기능은 이미 설명된 것이다. 도 1의 엔코더(100) 내에 도시된, 업샘플러(130)와 HDTV 압축기(125)는, 이전에 설명한 바와 같이 영역 A에서는 이들 요소의 기능이 억제되기 때문에, 도 5에서는 생략되었다. 유사하게, 도 1의 디코더(105) 내에 도시된, HDTV 압축 해제기(150)와 적응 유니트(165)는, 이전에 설명한 바와 같이 영역 A에서는 이들 기능이 억제되기 때문에, 도 5에서는 생략되었다.
도 1에서의 입력 데이터가 영역 B 형이라면, 제어 유니트(120)는 영역 B형 구조를 위한 엔코더(100)를 구성한다. 이것은, 영역 A에 대해 이전에 언급한 것과 유사한 방법으로, 구성 신호를 사용하여 이루어진다. 그러나, 영역 B에 있어서, 엔코더(100)는, 영역 A에 대해 압축된 단일의 저해상도 출력과는 대조적으로, 송신을 위해 고해상도 및 저해상도의 출력 층 모두를 압축한다. 이러한 구성은 도 6에 도시되었고, 도 6을 참조로 설명된다. 도 1에 연속하여, 제어 유니트(120)는, 저해상도 SDTV 출력에 부가하여 고해상도 HDTV 출력 층으로서 상승 데이터를 압축하기 위하여, 엔코더(100)를 구성함으로써 고해상도 및 저해상도 출력 사이에서 시스템 대역폭을 할당한다. 이러한 HDTV 층은, 디코더(105)가 720 라인 해상도 SDTV 층으로부터 1080 라인 해상도의 화상 출력을 생성할 수 있도록 하는, 화상 개량 데이터를 제공한다.
영역 B에서의 SDTV 층의 출력은 영역 A에 대해 설명한 것과 동일한 방법으로 생성된다. 다운샘플러(140)로부터의 출력되는 720 라인은, 포맷터(110)에 압축된 SDTV 층의 압축 데이터를 제공하기 위하여, SDTV 압축기(135)에 의해 압축된다. 그러나, 영역 B에 있어서, 송신을 위한 고해상도 HDTV 상승 층은 HDTV 압축기(125)에 의해 유도된다. 업샘플러/압축해제기(130)에 의해 생성된 SDTV 층의 업샘플되고 압축된 형태와, 압축기(125) 내에 저장된 HDTV 층의 이전 프레임을 결합하고 압축함으로써, 압축기(125)는 HDTV 출력을 유도한다. 압축기(125)에 의해 수행되는 일시적인 예측을 포함하는 이러한 결합 및 압축 처리는 공지된 것이고 예컨대 MPEG 표준의 공간 확장성 절(7.7절)에서 기도되었다. 엔코더(100)로부터의 최종 HDTV 및 SDTV 압축된 출력은 포맷터(110)에 제공된다.
엔코더(100)로부터의 HDTV 및 SDTV 비트 스트림은 포맷터(110)에 의해 "계층 기술자"(Hierarchy Descriptor) 내에서 식별 헤더와 구조 정보를 포함하는 데이터 패킷으로 형성된다. 영역 A에 대해 설명된 바와 같이, 유니트(110)로부터 포맷된 데이터는 운송 프로세서(115)로 전달되고, 이 프로세서는 디코더(105)를 구성하기 위하여 구조 정보를 압축 해제기 제어 유니트(145)에 제공한다(여기에선 영역 B에 대해서).
수신기에 있어서, 영역 B 모드에서 제어 유니트(145)는 제 2의 구성 신호를 사용하여 적응 유니트(165)의 기능 억제한다. 디코더(105)의 최종 구성에 있어서, 프로세서(115)로부터 출력되는 압축된 SDTV는, 영역 A에서와 같이, 720 라인 해상도 SDTV 출력을 제공하기 위하여, 유니트(160)에 의해 압축 해제된다. 업샘플러(155)에 의해 생성된 이러한 디코드된 SDTV 출력의 업샘플된 형태와, 압축 해제기(150) 내에 저장된 HDTV 층의 이전 프레임을 결합하고 압축 해제함으로써, HDTV 압축 해제기(150)는 압축 해제된 1080 라인 해상도의 HDTV 출력을 유도한다. 업샘플되고 저장된 데이터를 결합하고, 압축 해제기(150)에 의해 수행되는 압축된 출력을 형성하는 처리는 공지된 것이고 예컨대 MPEG 표준의 공간 확장성 절(7.7절)에서 기술되었다. 압축 해제기(150)로부터의 1080 라인 고해상도 압축 해제된 출력은, 제 2의 구성 신호에 따라, 멀티플레서(180)를 통해 HDTV 압축 해제된 출력으로 선택된다. 디코더(105)로부터의 최종 압축 해제된 HDTV 및 SDTV 데이터 출력은 이전에 설명한 바와 같이 추가의 처리 및 후속 디스플레이에 적합하다.
도 6은, 영역 B 형 인코딩 및 디코딩을 위해 구성된, 도 1의 엔코더 및 디코더 장치를 도시한다. 도시된 성분들의 기능은 이전에 설명한 것과 같다. 도 1의 디코더(105) 내에 도시된 적응 유니트(165)는, 이 성분의 기능이 이전에 설명한 바와 같이 영역 B 모드에서는 억제되므로, 도 6에서는 생략되었다.
도 1에서의 입력 데이터가 영역 C 형이라면, 제어 유니트(120)는 영역 C 구조를 위한 엔코더(100)를 구성한다. 이것은, 영역 A에 대해 이전에 언급한 것과 유사한 방법으로 구성 신호를 사용하여 이루어진다. 그러나, 영역 C에 있어서, 엔코더(100)는, 영역 A에 대해서의 저해상도 출력이나, 또는 영역 B에 대해서의 두 개의 출력이 아닌, 단일의 고해상도 출력을 인코드한다. 제어 유니트(120)는, 필요하다면, 고해상도 출력을 인코드하기 위하여 완전한 시스템 대역폭을 할당하고, 완전한 공간(1080라인) HDTV 해상도로 상승 층을 인코드하기 위하여, 구성 신호를 통해 유니트(100)를 구성한다.
영역 C 모드에 있어서, 제어 유니트(120)는 구성 신호를 통해, 다운샘플러(140), SDTV 압축기(135) 및 업샘플러(130)의 기능을 억제한다. 엔코더(100)의 최종 구성에 있어서, 입력 시퀀스는, 1080 라인 해상도 HDTV 출력을 포맷터(110)에 제공하기 위해 요구되는 바와 같이, 완전한 시스템 대역폭을 사용하여 HDTV 압축기(125)에 의해 압축된다. 이러한 구성은 도 7에 도시되었고, 도 7과 관련하여 설명된다. 도 1에 연속하여, 압축기(125)는 압축기(125) 내에 저장된 HDTV 층의 이전 프레임을 사용하여 HDTV 출력을 유도한다. 영역 C에 있어서, 압축기(125)에 의해 수행되는 압축 처리는 영역 A 및 B를 위해 설명된 것과 유사하고, 공지된 것이다.
유니트(100)로부터의 HDTV 비트 스트림은, 포맷터(110)에 의해 식별 헤더와 계층 기술자 필드 내의 구조 정보를 포함하는 데이터 패킷으로 형성된다. 영역 A에 대해 설명된 바와 같이, 유니트(110)로부터의 포맷된 데이터는 운송 프로세서(115)로 전달되고, 이 프로세서는 디코더(105)를 구성하기 위하여 구조 정보를 디코더 제어 유니트(145)에 제공한다(여기에서는 영역 C에 대해서).
수신기에서, 영역 C 모드에 있어서, 제어 유니트(145)는 상기 제 2의 구성 신호를 사용하여 업샘플러(155)의 기능을 억제한다. 디코더(105)의 최종 구성에 있어서, 프로세서(115)로부터의 압축된 HDTV 출력은 1080 라인 고해상도 HDTV 출력을 제공하기 위하여 유니트(150)에 의해 압축 해제된다. 압축 해제기(150)로부터 1080 라인의 압축 해제된 출력은, 상기 제 2 구성 신호에 따라 멀티플렉서(180)를 통해, 디코더(105)의 HDTV 디코드된 출력으로서 선택된다. 또한, 프로세서(115)로부터의 압축된 HDTV 출력은 적응 유니트(165)에 의해 SDTV 압축 해제기(160)의 입력 요구 사항에 부합되도록 적응된다. 이것은, 프로세서(115)로부터의 압축된 HDTV 출력의 공간 해상도를, 압축된 (주파수) 영역 내의 유효한 720 라인 해상도로 감소시킴으로써, 이루어진다. 이것은 예컨대, 프로세서(115)로부터의 압축된 HDTV 출력의 비디오 정보를 나타내는 이산 코사인 변환(DCT) 계수들의 보다 높은 주파수 계수를 제거함으로써, 수행될 수 있다. 이러한 처리는 예컨대 "통신에서의 선택된 영역"(JSAC)의 I.E.E.E 정기 간행물(1995년 1월호)에 출판된, S. Chang 등에 의한 "MC-DCT 압축된 비디오의 조작 및 합성"에 설명되어 공지되었다. 적응 유니트(165)로부터 공간적으로 감소되고 압축된 출력은 720 라인 해상도의 SDTV 출력을 제공하기 위하여 유니트(160)에 의해 압축 해제된다. 유니트(160 및 150)에 의해 수행되는 압축 해제 처리는 영역 A에 대해 설명된 것과 유사하고, 마찬가지로 공지된 것이다. 디코더(105)로부터의 최종 디코드된 HDTV 및 SDTV 데이터 출력은 이전에 설명된 바와 같이, 추가 처리와 후속의 디스플레이에 적합하다.
도 7은, 영역 C 형태의 인코딩 및 디코딩을 위해 구성된 도 1의 엔코더 및 디코더 장치를 도시한다. 도시된 성분의 기능은 이전에 설명한 바와 같다. 도 1의 엔코더(100)에 도시된 다운 샘플러(140), SDTV 압축기(135) 및 업샘플러(130)는 이들의 기능이 이전에 설명한 바와 같이 영역 C 모드에서는 억제되므로 도면에서 생략되었다. 유사하게, 도 1의 엔코더(100)에 도시된 업샘플러(155)는 영역 C 모드에서 기능이 억제되므로, 도면에서 생략되었다.
도 8은 도 1의 변형이며, 영역 A형 디코딩을 위한 부가적인 구조의 구성을 도시한다. 엔코더(100), 포맷터(110) 및 운송 프로세서(115)에 의해 수행된 기능은 도 1에 대해 설명된 바와 같다. 또한, 도 8의 디코더(109)는, 영역 A형 디코딩에서 1080 라인 해상도의 HDTV 압축 해제된 출력이 다른 방법으로 제공되는 것을 제외하면, 도 1의 디코더(105)의 것과 동일하다.
영역 A 모드에 있어서, 도 8의 디코더 제어 유니트(149)는 제 2의 구성 신호를 통해 업샘플러(155) 및 적응 유니트(165)의 기능을 억제한다. 디코더(109)의 최종 구성에 있어서, 프로세서(115)로부터의 SDTV 계층 압축된 비디오 출력은, 디코더(109)의 SDTV 출력을 제공하기 위하여 SDTV 압축 해제기(160)에 의해 압축 해제된다. 이것은 도 1에 대해 설명된 것과 동일한 방법으로 수행된다. 그러나, 디코더(109)로부터의 HDTV 압축 해제된 출력은, 도 1의 디코더(105)에서 수행되는 시간 영역 샘플링과는 대조적으로, 주파수 영역에서 SDTV 층을 업샘플링 함으로써 생성된다. 도 8의 프로세서(115)로부터의 압축된 출력은 적응 유니트(168)(도 1에는 없음)에 의해 압축된 (주파수) 영역에서 업샘플된다. 이것은 예컨대, 프로세서(115)로부터의 압축된 SDTV 출력에서 비디오 정보를 나타내는 높은 차수의 이산 코사인 변환(DCT) 주파수 계수를 "제로 패딩"(zero padding)함으로써 수행될 수 있다. 실제에 있어서, 선택된 높은 차수의 DCT 계수는 0의 값으로 할당된다. 이러한 처리의 이론은 예컨대, 이전에 언급한 "통신에서의 선택된 영역"(JSAC)의 I.E.E.E 정기 간행물(1995년 1월호)에 출판된, S. Chang 등에 의한 "MC-DCT 압축된 비디오의 조작 및 합성"에 설명되어 공지되었다. 적응 유니트(165)로부터의 최종 업샘플된 출력은, 디코더(109)로부터의 HDTV 출력을 제공하기 위하여, HDTV 압축 해제기(152)에 의해 압축 해제된다. 디코더(109)로부터의 최종 압축 해제된 HDTV와 SDTV 데이터 출력은, 도 1과 관련하여 설명된 바와 같이 처리 및 후속 디스플레이를 위하여 적합하다.
도 9는 도 1의 변형이고, 영역 C형 디코딩을 위한 부가적인 구조의 구성을 도시한다. 도 9의 엔코더(100), 포맷터(110) 및 운송 프로세서(115)에 의해 수행되는 기능은 도 1에 대해 설명된 것과 같다. 또한, 도 9의 디코더(107)의 기능은, 720 라인 해상도 SDTV 압축 해제된 출력이 다른 방법으로 제공되는 것을 제외하면, 도 1의 디코더(105)의 기능과 동일하다.
영역 C 모드에 있어서, 도 9의 제어 유니트(147)는 제 2의 구성 신호를 통해 업샘플러(155)와 SDTV 압축 해제기(162)의 기능을 억제한다. 디코더(107)의 최종 구성에 있어서, 프로세서(115)로부터의 HDTV 층의 압축된 비디오 출력은 디코더(107)의 HDTV 출력을 제공하기 위하여 HDTV 압축 해제기(150)에 의해 압축 해제된다. 이것은 도 1에 대해 설명된 것과 동일한 방법으로 수행된다. 그러나, 디코더(107)로부터 SDTV 압축 해제된 출력은, 도 1의 디코더(105) 내에서 수행되는 주파수 영역 샘플링과는 대조적으로, 시간 영역에서의 HDTV 층의 다운 샘플링에 의해 생성된다. 도 9에서의 멀티플렉서(180)로부터의 압축 해제된 HDTV 출력은 720 라인 출력을 제공하기 위해 2/3의 계수만큼 다운 샘플러(170)(도 1에는 없음)에 의해 다운 샘플링된다. 이것은 도 1의 엔코더(100)의 다운샘플러(140)에 대해 설명한 바와 같이 다양한 공지된 방법으로 수행될 수 있다. 다운 샘플러(170)로부터의 720 라인의 압축 해제된 출력은, 제 2의 구성 신호에 따라 멀티플렉서(175)(도 1에는 없음)를 통해 디코더(107)의 SDTV 디코드된 출력으로서 선택된다. 디코더(107)로부터의 최종 압축된 HDTV 및 SDTV 데이터 출력은 도 1과 관련하여 설명된 것과 같이 처리 및 후속 디스플레이를 위하여 적합하다.
도 1 내지 도 9에 대하여 설명된 엔코더 및 디코더 구조는 배타적이지 않다. 동일한 목적을 달성하기 위하여, 다른 구조도 개별적인 영역(A, B 및 C)을 위하여 유도될 수 있다. 또한, 다양한 구조의 성분들의 기능은 마이크로프로세서의 프로그램된 지령 내에서 전체 또는 부분적으로 실현될 수 있다.

Claims (12)

  1. 데이터를 분할하는 방법에 있어서,
    (a) 상기 데이터의 데이터 속도의 함수로서 수행되는, 상기 데이터의 제 1의 세그먼트 수를 위한 제 1의 왜곡 계수를 예측하는 단계와,
    (b) 상기 데이터의 데이터 속도의 함수로서 수행되는, 상기 데이터의 제 2의 세그먼트 수를 위한 제 2의 왜곡 계수를 예측하는 단계와,
    (c) 상기 제 1 및 상기 제 2의 왜곡 계수를 상호 비교하는 단계와,
    (d) 상기 상호 비교에 기초하여, 상기 제 1 및 제 2의 세그먼트 수 중 어느 것이 보다 낮은 해상도 계수 값을 나타내는 지를 결정하는 단계와,
    (e) 상기 데이터를 상기 결정된 데이터 세그먼트 수로 분할하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터를 분할하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 예측하는 단계(a)는, 상기 데이터를 상기 제 1의 세그먼트 수의 형태로 예측적으로 배열하는 단계를 포함하고,
    상기 예측하는 단계(b)는, 상기 데이터를 상기 제 2의 세그먼트 수의 형태로 예측적으로 배열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터를 분할하는 방법.
  3. 제 2항에 있어서, (f) 분할된 데이터를 압축하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터를 분할하는 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 예측하는 단계(a)는,
    제 1의 데이터 세그먼트 수를 선택하는 단계와,
    상기 데이터를 상기 제 1의 수의 계층적으로 순서가 정해진 데이터 세그먼트로 예측적으로 형성하는 단계와,
    계층적으로 순서가 정해진 상기 제 1의 데이터 세그먼트 수 형태의 상기 데이터를 위한 제 1의 왜곡 계수를, 상기 데이터의 데이터 속도의 함수로서 계산하는 단계를 포함하고,
    상기 예측하는 단계(b)는,
    제 2의 데이터 세그먼트 수를 선택하는 단계와,
    상기 데이터를 상기 제 2의 수의 계층적으로 순서가 정해진 데이터 세그먼트로 예측적으로 형성하는 단계와,
    계층적으로 순서가 정해진 상기 제 2의 데이터 세그먼트 수 형태의 상기 데이터를 위한 제 2의 왜곡 계수를, 상기 데이터의 데이터 속도의 함수로서 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터를 분할하는 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 데이터는 영상 데이터인 것을 특징으로 하는 데이터를 분할하는 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 형성 단계는, 상기 영상 데이터를 압축된 데이터의 하나 이상의 계층적인 층으로 형성하는 것을 특징으로 하는 데이터를 분할하는 방법.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 계산하는 단계는, 압축된 데이터의 압축 해제된 계층적인 층을 위한 왜곡 계수를 예측적으로 계산하는 것을 특징으로 하는 데이터를 분할하는 방법.
  8. 입력 데이터를 인코딩하는 방법에 있어서,
    (a) 상기 입력 데이터의 데이터 속도의 함수로서 수행되는, 제 1의 데이터 해상도를 갖는 상기 입력 데이터를 위한 제 1의 왜곡 계수를 예측하는 단계와,
    (b) 상기 입력 데이터의 데이터 속도의 함수로서 수행되는, 제 2의 데이터 해상도를 갖는 상기 입력 데이터를 위한 제 2의 왜곡 계수를 예측하는 단계와,
    (c) 상기 제 1 및 제 2의 왜곡 계수를 상호 비교하는 단계와,
    (d) 상기 상호 비교를 기초하여, 상기 제 1 및 상기 제 2의 데이터 해상도 중 어느 것이 가장 낮은 왜곡 계수 값을 나타내는 지를 결정하는 단계와,
    (e) 상기 입력 데이터를 상기 결정된 데이터 해상도로 인코딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 입력 데이터를 인코딩하는 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 예측하는 단계(a)는,
    상기 제 1의 데이터 해상도를 선택하는 단계와,
    상기 입력 데이터를 상기 제 1의 데이터 해상도로 예측적으로 변환하는 단계와,
    상기 입력 데이터의 데이터 속도의 함수로서, 상기 제 1의 데이터 해상도를 갖는 상기 데이터를 위한 제 1의 왜곡 계수를 계산하는 단계를 포함하고,
    상기 예측하는 단계(b)는,
    제 2의 데이터 해상도를 선택하는 단계와,
    상기 입력 데이터를 상기 제 2의 데이터 해상도로 예측적으로 변환하는 단계와,
    상기 입력 데이터의 데이터 속도의 함수로서, 상기 제 2의 데이터 해상도를 갖는 상기 데이터를 위한 제 2의 왜곡 계수를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 입력 데이터를 인코딩하는 방법.
  10. 제 8항 또는 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입력 데이터는 영상 데이터인 것을 특징으로 하는 입력 데이터를 인코딩하는 방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 인코딩 단계는 상기 영상 데이터를 상기 결정된 데이터 해상도로 압축하는 것을 특징으로 하는 입력 데이터를 인코딩하는 방법.
  12. 제 10항에 있어서, 단계 (a) 및 (b)에서의 상기 예측하는 단계는, 인코드된 영상 데이터의 소정의 품질 요구사항의 함수인 것을 특징으로 하는 입력 데이터의 인코딩 방법.
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